5、進口等離子清洗機清洗效果的評估

PCBA清洗效果的定性和量化檢驗，通過潔凈度指標來評估。

5.1氧等離子清洗機 潔凈度等級標準

按中華人民共和國電子行業軍用標準SJ20896-2003中有關規定，根據電子產品可靠性及工作性能要求，將電子產品潔凈度分為三個等級，如表1所示。
    在實際工作中，根除污染實際上幾乎是不可能的，一個折中的辦法就是確定電路板上的污染可以和不可以接受的程度。按照IPC-J-STD-001E標準助焊劑殘留三級標準規定＜40μg/cm2，離子污染物含量三級標準規定≤1.5（Nacl）μg/cm2，萃取溶液電阻率＞2×106Ω·cm。

請注意，隨著PCBA的微型化，幾乎可以肯定這個含量是太高了。現在常用的是離子污染物要求大約≤0.2（Nacl）μg/cm2。

5.2 氧等離子清洗機PCBA潔凈度檢測方法

5.2.1 氧等離子清洗機目測法

    利用放大鏡（X5）或光學顯微鏡對PCBA進行觀察，通過觀察有無焊劑固體殘留物、錫渣錫珠、不固定的金屬顆粒及其它污染物，來評定清洗質量。通常要求PCBA表面必須盡可能清潔，應看不到殘留物或污染物的痕跡，這是一個定性的指標，通常以用戶的要求為目標，自己制定檢驗判斷標準，以及檢查時使用放大鏡的倍數。這種方法的特點是簡單易行，缺點是無法檢查元器件底部的污染物以及殘留的離子污染物，適合于要求不高的場合。

5.2.2 氧等離子清洗機溶劑萃取液測試法

溶劑萃取液測試法又稱離子污染物含量測試。它是一種離子污染物的含量平均測試，測試一般都是采用IPC方法（IPC-TM-610.2.3.25），它是將清洗后的PCBA，浸入離子度污染測定儀的測試溶液中（75%±2%的純異丙醇加25%的DI水），將離子殘留物溶解于溶劑中，小心收集溶劑，測定它的電阻率。
離子污染物通常來源于焊劑的活性物質，如鹵素離子，酸根離子，以及腐蝕產生的金屬離子，結果以單位面積上的氯化鈉（NaCl）當量數來表示。即這些離子污染物（只包括那些可以溶入在溶劑）的總量，相當于多少的NaCl的量，并非在PCBA的表面一定存在或僅存在NaCl。 

5.2.3 氧等離子清洗機表面絕緣電阻測試法(SIR)

此法是測量PCBA上導體之間表面絕緣電阻，表面絕緣電阻的測量能指出由于污染在各種溫度、濕度、電壓和時間條件下的漏電情況。其優點是直接測量和定量測量；而且可以檢測局部區域是否存在焊劑。由于PCBA焊膏中的殘留焊劑主要存在于器件與PCB的夾縫中，特別是BGA的焊點，更難以清除，為了進一步驗證清洗效果，或者說驗證所使用的錫膏的安全性（電氣性能），通常采用測量元器件與PCB夾縫中的表面電阻來檢驗PCBA的清洗效果。

一般SIR測量條件是在環境溫度85℃、環境濕度85%RH和100V測量偏壓下，試驗170小時。

5.2.4 氧等離子清洗機離子污染物當量測試法（動態法）

參見SJ20869-2003中第6.3的規定。

5.2.5氧等離子清洗機焊劑殘留量的檢測

參見SJ20896-2003中第6.4的規定。

6、氧等離子清洗機幾種先進的清洗工藝

現在，很多PCBA的生產制造中都用到了清洗工藝，對于不同級別要求的產品、采用的助焊劑以及經過的工序的差別，需采用的清洗劑、所需設備、工藝都不相同。大部分設備供應商都推出了清洗機設備及其清洗方案，并首先對制造工廠的焊接后的殘留物的檢測分析，然后給出針對性的系統清洗解決方案。有全自動化的在線式清洗機、半自動化的離線式清洗機、手工清洗機等，有適用于全水基（用離子水清洗）、半水基（用化學物質水溶液清洗，如皂化液）以及全化學溶劑的方式清洗。很多公司傾向于采用水基清洗劑，并向環境友好方向發展。全球知名清洗產品及技術支持供應商有ZESTRON、KYZEN等。

氧等離子清洗機

一種全自動化的在線式清洗機實物圖，見圖7所示。該清洗機針對SMT/THT的PCBA焊接后表面殘留的松香助焊劑、水溶性助焊劑、免清洗性助焊劑/焊膏等有機、無機污染物進行徹底有效的清洗。它適用于大批量PCBA清洗，采用安全自動化的清洗設備置于電裝產線，通過不同的腔體在線完成化學清洗（或者水基清洗）、水基漂洗、烘干全部工序。清洗過程中，PCBA通過清洗機的傳送帶在不同的溶劑清洗腔體內，清洗液必須與元器件、PCB表面、金屬鍍層、鋁鍍層、標簽、字跡等材料兼容，特殊部件需考慮能否經受清洗。

等離子清洗機清洗原理清洗工藝流程為：

入板----化學預洗----化學清洗----化學隔離----預漂洗----漂洗----最后噴淋----風切干燥----烘干。清洗過程如圖8示。

 一種半自動化的離線式實物圖，見圖9所示。該清洗機針對SMT/THT的PCBA焊接后表面殘留的松香助焊劑、水溶性助焊劑、免清洗性助焊劑/焊膏等有機、無機污染物進行徹底有效的清洗。它適用于小批量多品種PCBA清洗，通過人工的搬運進行可設置在產線的任何地方，離線在一個腔體內完成化學清洗（或者水基清洗）、水基漂洗、烘干全部工序。清洗過程中，PCBA通常需夾具固定或是放在籃子（basket）里進行，清洗液必須與元器件、PCB表面、金屬鍍層、鋁鍍層、標簽、字跡等材料兼容，特殊部件需考慮能否經受清洗。
PCBA在清洗籃中的放置密度和放置傾角是有一定要求的，這兩個因素對清洗效果會有直接的影響，如圖10所示。

等離子清洗機清洗原理-工清洗機

  一種手工清洗機（也稱恒溫清洗槽）實物圖，見圖11所示。該清洗機針對SMT/THT的PCBA焊接后表面殘留的松香助焊劑、水溶性助焊劑、松香助焊劑、免清洗性助焊劑/焊膏等有機、無機污染物進行徹底有效的清洗。它適用于小批量樣品PCBA清洗，通過溫度控制，適應MPC微相清洗劑手工清洗工藝，在一個恒溫槽內完成化學清洗。
注意：超聲波清洗作為投資少、便于實施的方案也為一些PCBA生產制造商所采用。但是，航天軍工限（禁）用超聲波清洗工藝，超聲波清洗不應用于清洗電氣或電子部件、元器件或裝有電子元器件的部件，清洗時應采取保護措施，以防元器件受損（美軍標DOD-STD-2000-4A《電氣和電子設備通用焊接技術要求》）；IPC-A-610E-2010三級標準也一般禁止超聲波清洗工藝。

7  真空等離子清洗機系統設計與工藝考量

隨著環保理念的深入人心、政府對破壞大氣層的罪魁禍首氟利昂的禁用，業界尋找了免清洗工藝來節省成本和致力于環保，但隨著組裝密度和復雜性不斷提高，引腳和焊盤之間的間隙越來越小，許多人開始擔心電路板上的微粒對于電氣性能潛在危害，隨著使用時間的推移，不清洗PCBA可能會存在電化學遷移、漏電電流、高頻電路中的信號失真等潛在風險。
近兩年從國外開始重視起清洗問題，出現了許多的清洗設備供應商和方案公司，提供清洗設備、溶劑和清洗工藝服務。我國軍工企業也相應開始這方面的應用研究，代工和生產制造企業的PCBA清洗的顧客要求越來越多。
對于清洗問題，在產品的生命周期中所有與產品有關的人員都必須把清洗納入他們的計劃中，從產品的策劃設計開始就要考慮清洗的可制造性設計，PCB的設計、元器件的選擇、組裝工藝要求對產線的改造等等。

大多數設計師把清洗列為設計以后的事情，留給工藝工程師去做，但是PCB的布局設計對清洗的能力的影響極大，后續生產制造中的清洗并非能解決所有問題。

7.1 真空等離子清洗機控制PCB及元器件清潔度

來料PCB與元器件應保證表面無明顯污染物，元器件表面的污染物也會因工藝原因帶到PCB上。一般PCB的離子污染應控制在1.5mgNaCl/cm2以下，元器件在保持可焊性的同時，要保證同樣的清潔度要求。

7.2 真空等離子清洗機防止PCBA轉移過程污染

在不少企業組裝好的PCBA隨意堆放，車間環境差，無抽風設備，人員赤手空拳行事，極易引起PCBA板面的污染，汗漬污染卻不可避免，因此必須采取必要的措施，保證作業條件必要的清潔度要求。

7.3 真空等離子清洗機焊料焊劑的選擇

主要包括助焊劑、焊膏、焊錫條、焊錫絲。理想的焊劑在工藝中由于預熱及焊接熱，還有錫波的清洗，會使焊劑中的活性物質得到充分地利用，將清潔度保持到最佳。此外，SMT使用的部分焊膏的殘留物極多，而且去除極難。因此選用焊料焊劑非常重要，最好從通過檢測的產品中選擇，并進行必要的工藝試驗，使之與清洗過程相匹配，再確定使用。

7.4 真空等離子清洗機加強工藝控制

PCBA的主要殘留物來自焊劑。因此在保證焊接質量的條件下，適當提高焊接時的預熱及焊接溫度，以及必要的焊接時間，使盡可能多的離子殘留會隨高溫分解或揮發，從而得到清潔的PCBA。此外，其他控制措施，比如采用防潮樹脂保護PCBA的表面，間接地防止或降低離子殘留物的影響，這也不失一個好辦法。
在PCBA組裝生產過程中，做好組裝工夾具SMT鋼網、焊接托盤的清洗其目的就是要防止污染，保證PCBA的潔凈度。

7.5 真空等離子清洗機使用清洗工藝

絕大部分的PCBA的離子污染在清洗前難達到小于1.5mgNaCl/cm2，許多要求高的PCBA，必須經過嚴格的清洗。清洗時既要針對松香或樹脂，又要針對離子性的殘留，根據化學上的相似相溶原理清洗。清洗就是殘留物的溶解過程，因此必須使用極性與非極性的混合溶劑，才能有效的去除PCBA的殘留。

7.6 微薄等離子清洗機注意事項

• （1）印制板組裝件裝焊后應盡快進行清洗（因為焊劑殘留物會隨著時間逐漸硬化并形成金屬鹵酸鹽等腐蝕物），徹底清除印制板的殘留焊劑、焊料及其它污染物。
• （2）在清洗時要防止有害的清洗劑侵入未完全密封的元器件內，以免對元器件造成損害或潛在的損害。
• （3）印制板組件清洗后，放入40～50℃的烘箱中烘烤干燥20～30分鐘，清洗件未干燥前，不應用裸手觸摸器件。
•  （4）清洗不應對元器件、標識、焊點及印制板產生影響。

氧等離子清洗機結束語

一般電子產品PCBA的組裝要經過SMT+THT工藝流程，其間要經過波峰焊焊接、回流焊焊接、手工焊接及其他焊接過程，不管是什么方式的焊接，組裝（電裝）工藝過程都是主要
的組裝污染來源。氧等離子清洗機就是一個焊接殘留物的溶解去除過程，清洗的目的是通過保證良好表面電阻、防止漏電，從而在本質上延長產品壽命。

從不斷發展的電子產品市場可以看出，現代和未來的電子產品將會變得越來越小，對高性能和高可靠性的要求將比以往任何時候都更為強烈。徹底清洗是一項十分重要而技術性很強的工作，它直接影響到電子產品的工作壽命和可靠性，也關系到對環境的保護和人類的健康。要從整個生產工藝系統的角度來重新認識和解決焊接清洗問題，方案的實施要配合助焊劑、焊料焊膏、焊錫絲等焊接材料的使用，使有機溶劑、無機溶劑及其混合溶劑或者水洗或者免清洗與其做到匹配，才能有效除去殘留，使清洗潔凈度較容易得以滿足顧客期望。

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